Документ 2688243

Программа дисциплины "Механизмы адаптации микробной клетки"; 020400.68 Биология; профессор, д.н. (профессор) Шарипова
М.Р.
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное автономное учреждение
высшего профессионального образования
"Казанский (Приволжский) федеральный университет"
Институт фундаментальной медицины и биологии
УТВЕРЖДАЮ
Проректор
по образовательной деятельности КФУ
Проф. Минзарипов Р.Г.
__________________________
"___"______________20___ г.
Программа дисциплины
Механизмы адаптации микробной клетки М2.ДВ.4
Направление подготовки: 020400.68 - Биология
Профиль подготовки: Микробиология и вирусология
Квалификация выпускника: магистр
Форма обучения: очное
Язык обучения: русский
Автор(ы):
Шарипова М.Р.
Рецензент(ы):
Ильинская О.Н.
СОГЛАСОВАНО:
Заведующий(ая) кафедрой: Ильинская О. Н.
Протокол заседания кафедры No ___ от "____" ___________ 201__г
Учебно-методическая комиссия Института фундаментальной медицины и биологии:
Протокол заседания УМК No ____ от "____" ___________ 201__г
Регистрационный No
Казань
2015
Регистрационный номер
Программа дисциплины "Механизмы адаптации микробной клетки"; 020400.68 Биология; профессор, д.н. (профессор) Шарипова
М.Р.
Содержание
1. Цели освоения дисциплины
2. Место дисциплины в структуре основной образовательной программы
3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины /модуля
4. Структура и содержание дисциплины/ модуля
5. Образовательные технологии, включая интерактивные формы обучения
6. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по
итогам освоения дисциплины и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы
студентов
7. Литература
8. Интернет-ресурсы
9. Материально-техническое обеспечение дисциплины/модуля согласно утвержденному
учебному плану
Регистрационный номер
Страница 2 из 10.
Программа дисциплины "Механизмы адаптации микробной клетки"; 020400.68 Биология; профессор, д.н. (профессор) Шарипова
М.Р.
Программу дисциплины разработал(а)(и) профессор, д.н. (профессор) Шарипова М.Р.
кафедра микробиологии ИФМиБ отделение фундаментальной медицины ,
[email protected]
1. Цели освоения дисциплины
Цели освоения дисциплины - ознакомление магистров с общими принципами построения
регуляторных цепей и путей передачи сигналов при формировании метаболического статуса
микробной клетки. Формирование у обучающихся общего молекулярного мировоззрения о
системе общей регуляции у прокариот как способах адаптации микроорганизмов к
окружающей среде на основе знаний о разнообразии механизмов контроля в микробной
клетке.
2. Место дисциплины в структуре основной образовательной программы высшего
профессионального образования
Данная учебная дисциплина включена в раздел " М2.ДВ.4 Профессиональный" основной
образовательной программы 020400.68 Биология и относится к дисциплинам по выбору.
Осваивается на 1 курсе, 2 семестр.
Профессиональный цикл
3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины
/модуля
В результате освоения дисциплины формируются следующие компетенции:
Шифр компетенции
ПК-10
(профессиональные
компетенции)
ПК-12
(профессиональные
компетенции)
ПК-2
(профессиональные
компетенции)
Расшифровка
приобретаемой компетенции
глубоко понимает и творчески использует в научной и
производственно-технологической деятельности знания
фундаментальных и прикладных разделов специальных
дисциплин магистерской программы
применяет методические основы проектирования и
выполнения полевых и лабораторных биологических и
экологических исследований с использованием
современной аппаратуры и вычислительных комплексов (в
соответствии с целями магистерской программы),
генерирует новые идеи и методические решения
знает и использует основные теории, концепции и
принципы в избранной области деятельности, способен к
системному мышлению
В результате освоения дисциплины студент:
1. должен знать:
Закономерности организации сигнальных систем, участвующих в различных адаптивных
реакциях микробной клетки
Основы функционирования сети сигнальной трансдукции
Роль систем регуляции в различных физиологических ответах клетки
Эволюционная связь прокариотических и эукариотических систем регуляции.
2. должен уметь:
Оценить роль различных систем регуляции и регуляторных м одулей в формировании
метаболического статуса клетки;
Применять знания о структуре, организации, уровнях функционирования систем контроля для
оценки микробных биоценозов;
Регистрационный номер
Страница 3 из 10.
Программа дисциплины "Механизмы адаптации микробной клетки"; 020400.68 Биология; профессор, д.н. (профессор) Шарипова
М.Р.
Приобрести навыки решения общебиологических задач, базируясь на новых знаниях о
регуляторных сетях.
3. должен владеть:
Фундаментальными знаниями о структуре и функции регуляторных сетей микробной клетки.
4. должен демонстрировать способность и готовность:
К проведению функционального анализа физиологического статуса микробных популяций на
основе знаний о механизмах адаптации
4. Структура и содержание дисциплины/ модуля
Общая трудоемкость дисциплины составляет зачетных(ые) единиц(ы) 108 часа(ов).
Форма промежуточного контроля дисциплины зачет во 2 семестре.
Суммарно по дисциплине можно получить 100 баллов, из них текущая работа оценивается в 50
баллов, итоговая форма контроля - в 50 баллов. Минимальное количество для допуска к зачету
28 баллов.
86 баллов и более - "отлично" (отл.);
71-85 баллов - "хорошо" (хор.);
55-70 баллов - "удовлетворительно" (удов.);
54 балла и менее - "неудовлетворительно" (неуд.).
4.1 Структура и содержание аудиторной работы по дисциплине/ модулю
Тематический план дисциплины/модуля
N
Раздел
Дисциплины/
Модуля
Виды и часы
аудиторной работы,
их трудоемкость
Неделя
Текущие формы
Семестр
(в часах)
семестра
контроля
Практические Лабораторные
Лекции
занятия
работы
Тема 1. Сигнальная
трансдукция
Тема 2. Молекулярный
2. механизм строгого
контроля
Тема 3.
3. Спорообразование и
регуляция.
Тема 4. Формирование
мультистабильной
4.
популяции
1.
.
Тема . Итоговая
форма контроля
Итого
2
1-2
2
6
0
устный опрос
2
2-3
2
6
0
устный опрос
2
4-5
2
8
0
устный опрос
2
6-7
2
8
0
устный опрос
0
0
0
зачет
8
28
0
2
4.2 Содержание дисциплины
Тема 1. Сигнальная трансдукция
лекционное занятие (2 часа(ов)):
Регуляция метаболизма бактериальных клеток. Сигнальная трансдукция. Регуляторные сети и
пути передачи сигналов. Регуляция функциональной активности белков и белковых
комплексов. Секреция белков и метаболитов и ее регуляторная функция. Регуляция
круговорота белков путем избирательного протеолиза. Мембранная регуляция.
Регистрационный номер
Страница 4 из 10.
Программа дисциплины "Механизмы адаптации микробной клетки"; 020400.68 Биология; профессор, д.н. (профессор) Шарипова
М.Р.
практическое занятие (6 часа(ов)):
Темы практического занятия: Двухкомпонентные системы Сигнальная сеть Иерархия систем
контроля Протеазы как стратегические и регуляторные ферменты бактерий
Тема 2. Молекулярный механизм строгого контроля
лекционное занятие (2 часа(ов)):
Молекулярный механизм строгого контроля, роль гуанозинтетрафосфата в формировании
адаптационных процессов. Катаболитная репрессия, регуляция азотного и фосфорного
метаболизма. Регуляция дыхания и брожения. Регуляция синтеза экзобелков
иэкзоферментов.
практическое занятие (6 часа(ов)):
Темы практического занятия: Биология стационарной фазы. Стресс-реакции. Роль
гуанозинтетрафосфата в контроле клеточного метаболизма
Тема 3. Спорообразование и регуляция.
лекционное занятие (2 часа(ов)):
Дифференцировка и переход клеток в анабиотическое состояние. Механизмы
спорообразования и их регуляция. Каннибализм микробной популяции в период
спорообразования. Характеристика анабиоза на молекулярно-генетическом и
морфологическом уровнях. Молекулярно-генетический механизм солевого стресса.
практическое занятие (8 часа(ов)):
Темы практического занятия: Типы анабиоза бактерий Контроль анабиотического состояния
клеток Ответ микробных популяций на антибиотики. Формирование механизмов
резистентности бактерий к антибиотикам. Эффлюкс-системы
Тема 4. Формирование мультистабильной популяции
лекционное занятие (2 часа(ов)):
Механизмы формирования бистабильности популяций. Понятие мультистабильности.
Апоптозо-подобные реакции у бактерий на примере спорообразования и лизогении. Факторы,
вызывающие апоптозо-подобные реакции у бактерий. Регуляция апоптозоподобных реакций.
Вклад протеолитических ферментов в апоптоз бактериальных популяций.
практическое занятие (8 часа(ов)):
Темы практического занятия: Регуляция состояния клеточной дифференцировки
Бистабильные популяции бактерий Мультистабильные популяции Метаболомика
4.3 Структура и содержание самостоятельной работы дисциплины (модуля)
N
Раздел
Дисциплины
Виды
Формы контроля
Неделя самостоятельной Трудоемкость
Семестр
самостоятельной
семестра
работы
(в часах)
работы
студентов
Тема 1. Сигнальная
трансдукция
Тема 2. Молекулярный
2. механизм строгого
контроля
Тема 3.
3. Спорообразование и
регуляция.
Тема 4. Формирование
мультистабильной
4.
популяции
1.
Итого
Регистрационный номер
Страница 5 из 10.
2
1-2
подготовка к
устному опросу
18
устный опрос
2
2-3
подготовка к
устному опросу
18
устный опрос
2
4-5
подготовка к
устному опросу
18
устный опрос
2
6-7
подготовка к
устному опросу
18
устный опрос
72
Программа дисциплины "Механизмы адаптации микробной клетки"; 020400.68 Биология; профессор, д.н. (профессор) Шарипова
М.Р.
5. Образовательные технологии, включая интерактивные формы обучения
Лекции с использованием мультимедийных программ
Практические занятия студентов с аудио- и видиоматериалами
Навыки сравнительного анализа геномов на основе геноинформационных технологий
Основные базы данных и основные программные продукты в сети Интернет
6. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной
аттестации по итогам освоения дисциплины и учебно-методическое обеспечение
самостоятельной работы студентов
Тема 1. Сигнальная трансдукция
устный опрос , примерные вопросы:
Вопросы: 1.Сигнальная трансдукция. 2.Регуляторные сети и пути передачи сигналов.
3.Регуляция функциональной активности белков и белковых комплексов. 4.Секреция белков и
метаболитов и ее регуляторная функция. 5.Регуляция круговорота белков путем
избирательного протеолиза. 6.Протеазы как стратегические и регуляторные ферменты
бактерий, их характеристика и классификация. Мембранная регуляция.
Тема 2. Молекулярный механизм строгого контроля
устный опрос , примерные вопросы:
Вопросы: 1.Роль гуанозинтетрафосфата в формировании адаптационных процессов.
2.Катаболитная репрессия, регуляция азотного и фосфорного метаболизма. 3.Регуляция
дыхания и брожения. 4.Регуляция синтеза экзобелков иэкзоферментов. 5.Биология
стационарной фазы.6.Стресс-реакции.
Тема 3. Спорообразование и регуляция.
устный опрос , примерные вопросы:
Вопросы: 1.Дифференцировка и переход клеток в анабиотическое состояние. 2.Механизмы
спорообразования и их регуляция. 3.Каннибализм микробной популяции в период
спорообразования. 4.Характеристика анабиоза на молекулярно-генетическом и
морфологическом уровнях. 5.Молекулярно-генетический механизм солевого стресса. 6.Ответ
микробных популяций на антибиотики. 7.Формирование механизмов резистентности бактерий
к антибиотикам.
Тема 4. Формирование мультистабильной популяции
устный опрос , примерные вопросы:
Вопросы: 1.Механизмы формирования бистабильности популяций. 2.Понятие
мультистабильности. 3.Апоптозо-подобные реакции у бактерий на примере спорообразования
и лизогении. 4.Факторы, вызывающие апоптозо-подобные реакции у бактерий. 5.Регуляция
апоптозоподобных реакций. 6.Вклад протеолитических ферментов в апоптоз бактериальных
популяций.
Тема . Итоговая форма контроля
Примерные вопросы к зачету:
1. Уровни регуляции путей клеточного метаболизма и вторичных посредников.
2. Регуляция круговорота белков путем избирательного протеолиза.
3. Регуляция посредников: на уровне регуляции активности.
4. Регуляция белковых посредников путем пространственного разобщения и взаимодействия с
мембранами.
5. Регуляция секреции и из клеток в среду. ABC-транспортеры.
6. Регуляция клеточного деления.
7. Взаимодействие регуляторных механизмов при управлении скоростью роста
микроорганизмов.
Регистрационный номер
Страница 6 из 10.
Программа дисциплины "Механизмы адаптации микробной клетки"; 020400.68 Биология; профессор, д.н. (профессор) Шарипова
М.Р.
8. Основные способы регуляции. Сопряжение транскрипции и трансляции. Механизм
"строгого контроля". Схема образования и распада ррGрр.
9. Биология стационарной фазы бактерий. Регуляция общего ответа клетки на стрессы.
10. RpoS-зависимая регуляция. Системная регуляция сигма-факторами. UspA-регуляция.
11. Регуляция перестройки центральных метаболических путей.
12. Социальные процессы - регуляторные сигнальные молекулы. Формирование
структурированной популяции.
13. Регуляция белкового фолдинга. Модели сворачивания белков.
14. Функции шаперонов. Системы DnaK/DnaJ, GroEL/GroES у бактерий. Роль шаперонов в
формировании бактериофагов. Прионы как антишапероны.
15. Регуляция формирования белковых семейств
16. Протеом. Пути его формирования и границы функционирования. Определение
избыточности функции гена и механизмы, лежащие в основе избыточности.
17. Семейства генов. Пути и механизмы их образования. Формирование и эволюция генных
кластеров.
18. Гипотеза об эволюционном значении малых семейств генов.
19. Молекулярные механизмы, лежащие в основе разнообразия семейства иммуноглобулинов.
20. Биоинформатика. Банки генов и белков и их подразделы.
21. Сравнительный анализ генов и белков. Программное обеспечение.
22. Апоптоз бактериальных популяций.
23. Специфические стрессы и механизмы адаптации
24. Молекулярная основа бистабильности бактериальных популяций.
25. Механизмы адаптации в период споруляции бактерий
26. Роль гуанозинтетрафосфата в формировании адаптационных процессов
27. Системная регуляция сигма-факторами транскрипции в клеточном ответе
28. Реконструкция путей метаболизма на основе геномной последовательности
29. Протеом и формирование механизмов адаптации
30. Геномика бактерий и формирование механизмов адаптации
7.1. Основная литература:
1. Степанов, Валентин Михайлович. Молекулярная биология. Структура и функции белков:
учебник для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению и
специальности "Биология" / В. М. Степанов; под ред. акад. А. С. Спирина; Моск. гос. ун-т.3-е
изд..Москва: Наука: Изд-во Моск. ун-та, 2005.334, [1] с.: ил.; 22.(Классический университетский
учебник).Библиогр.: с. 323-324.Предм. указ.: с. 325-331.?ISBN 5-211-04971-3.?ISBN
5-02-035320-5, 3000.
2. Камкин, Андрей Глебович. Физиология и молекулярная биология мембран клеток: учебное
пособие для студентов медицинских вузов / А. Г. Камкин, И. С. Киселева.Москва: Академия,
2008. 584, [1] с.: ил.; 22. (Высшее профессиональное образование, Медицина). (Учебное
пособие). ISBN 978-5-7695-4099-8, 2500.
3. Брюханов, Андрей Леонидович. Молекулярная микробиология : учебник для вузов: для
студентов, обучающихся по специальности 020209 "Микробиология" и направлению 020200
"Биология" / А. Л. Брюханов, К. В. Рыбак, А. И. Нетрусов; под ред. проф. А. И. Нетрусова.
Москва: Изд-во Московского университета, 2012. 467 с.
4. Красноперова, Ю.Ю. Микробиология: учеб.-метод. пособие [Электронный ресурс] / Ю. Ю.
Красноперова, Н. А. Ильина, Н. М. Касаткина, Н. В. Бугеро. - М. : ФЛИНТА : Наука, 2011. - 143
с.
Режим доступа: http://znanium.com/bookread.php?book=455830
5. Плакунов В.К. Основы энзимологии. - М.: Логос, 2002. - 128
с.:http://www.studentlibrary.ru/cgi-bin/
Регистрационный номер
Страница 7 из 10.
Программа дисциплины "Механизмы адаптации микробной клетки"; 020400.68 Биология; профессор, д.н. (профессор) Шарипова
М.Р.
7.2. Дополнительная литература:
Ленглер Й. Современная микробиология. Прокариоты /Ленглер Й., Древс Г., Шлегель. - М.:
Мир, 2005.
Микробная биотехнология. /под ред О.Н.Ильинской. - Казань. Изд-во: Казанский университет
-2007.
Глик Б. Молекулярная биотехнология. Принципы и применение / Глик Б., Пастернак Дж.М.:
Мир, 2002
Медицинская микробиология, вирусология и иммунология: учебник. В 2-х томах. Том 1.
[Электронный ресурс]/ Под ред. В.В. Зверева, М.Н. Бойченко. 2014. - 448 с. - Режим доступа:
http://www.studmedlib.ru/ru/book/ISBN9785970429143.html
Поздеев, О.К. Медицинская микробиология: учебное пособие. [Электронный ресурс] / О.К.
Поздеев; Под ред. В.И. Покровского. 4-е изд., испр. 2010. - 768 с.
Режим доступа: http://www.studmedlib.ru/ru/book/ISBN9785970415306.html
Биохимия: учебник [Электронный ресурс]/ Под ред. Е.С. Северина. 5-е изд., испр. и доп. 2012.
- 768 с.
Режим доступа: ttp://www.studmedlib.ru/ru/book/ISBN9785970423950.html
Сазанов, А.А. Генетика [Электронный ресурс] / А.А. Сазанов. - СПб.: ЛГУ им. А.С. Пушкина,
2011. - 264 с. Режим доступа: http://znanium.com/bookread.php?book=445036
7.3. Интернет-ресурсы:
Genetic Analysis / Eds. Griffits A.J.F., Gelbart W.M., Miller J.H., Lewontin R.C. http://www.ncbi.nih.gov/book/genomic
Genomics / Brown E. 2-th ed. - http://www.ncbi.nih.gov/book/genomic
Modern Genetic Analysis / Eds. Griffits A.J.F., Gelbart W.M., Miller J.H., Lewontin R.C. http://www.ncbi.nih.gov/book/genomic
Molecular Cell Biology. - http://www.ncbi.nih.gov/book/microbiol biochemistry
Molecular Cell Biology. / Eds.Lodish H., Berk A., ZipurskyS.L., Matsudaria P., Baltimor D., Darnell D.
- http://www.ncbi.nih.gov/book/genomic
8. Материально-техническое обеспечение дисциплины(модуля)
Освоение дисциплины "Механизмы адаптации микробной клетки" предполагает использование
следующего материально-технического обеспечения:
Регистрационный номер
Страница 8 из 10.
Программа дисциплины "Механизмы адаптации микробной клетки"; 020400.68 Биология; профессор, д.н. (профессор) Шарипова
М.Р.
Мультимедийная аудитория, вместимостью более 60 человек. Мультимедийная аудитория
состоит из интегрированных инженерных систем с единой системой управления, оснащенная
современными средствами воспроизведения и визуализации любой видео и аудио
информации, получения и передачи электронных документов. Типовая комплектация
мультимедийной аудитории состоит из: мультимедийного проектора, автоматизированного
проекционного экрана, акустической системы, а также интерактивной трибуны преподавателя,
включающей тач-скрин монитор с диагональю не менее 22 дюймов, персональный компьютер
(с техническими характеристиками не ниже Intel Core i3-2100, DDR3 4096Mb, 500Gb),
конференц-микрофон, беспроводной микрофон, блок управления оборудованием, интерфейсы
подключения: USB,audio, HDMI. Интерактивная трибуна преподавателя является ключевым
элементом управления, объединяющим все устройства в единую систему, и служит
полноценным рабочим местом преподавателя. Преподаватель имеет возможность легко
управлять всей системой, не отходя от трибуны, что позволяет проводить лекции, практические
занятия, презентации, вебинары, конференции и другие виды аудиторной нагрузки
обучающихся в удобной и доступной для них форме с применением современных
интерактивных средств обучения, в том числе с использованием в процессе обучения всех
корпоративных ресурсов. Мультимедийная аудитория также оснащена широкополосным
доступом в сеть интернет. Компьютерное оборудованием имеет соответствующее
лицензионное программное обеспечение.
Компьютерный класс, представляющий собой рабочее место преподавателя и не менее 15
рабочих мест студентов, включающих компьютерный стол, стул, персональный компьютер,
лицензионное программное обеспечение. Каждый компьютер имеет широкополосный доступ в
сеть Интернет. Все компьютеры подключены к корпоративной компьютерной сети КФУ и
находятся в едином домене.
Мультимедийный проектор, ноутбук, персональные компьютеры, сеть Интернет.
Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО и учебным планом по
направлению 020400.68 "Биология" и магистерской программе Микробиология и вирусология .
Регистрационный номер
Страница 9 из 10.
Программа дисциплины "Механизмы адаптации микробной клетки"; 020400.68 Биология; профессор, д.н. (профессор) Шарипова
М.Р.
Автор(ы):
Шарипова М.Р. ____________________
"__" _________ 201 __ г.
Рецензент(ы):
Ильинская О.Н. ____________________
"__" _________ 201 __ г.
Регистрационный номер
Страница 10 из 10.